4、量子光学中的单光子与分束器

量子光学中的单光子与分束器

1. 腔与自发辐射控制

在特定的腔环境中，当腔的尺寸与场的波长处于同一数量级（$V\sim\lambda_0^3$）时，珀塞尔因子与品质因数$Q$处于同一数量级，而$Q$值在半导体腔中可达到 10 - 100 这样较大的数值。这意味着腔的尺寸对珀塞尔因子有着重要影响，进而影响原子的自发辐射。

同时，如果腔中不存在与原子发射跃迁频率匹配的模式频率，原子的自发辐射就能够被抑制。因为原子无法发射光子，是由于腔中没有与之匹配频率的模式来接收该光子。这表明自发辐射并非原子的固有属性，而是可以通过原子所处的环境进行控制，这对于光源工程具有重要的基础和实际意义。

另外，范德瓦尔斯力是真空中两个中性原子之间的吸引力。这种静电吸引力可以通过真空场涨落在原子中产生的感应电偶极矩来解释。

2. 单光子态的特性

2.1 单光子态的基本性质

单光子在量子通信、量子计算、量子计量以及基于光学方法的量子信息处理等领域都有着不可或缺的作用。单光子态$|1\rangle$（即$n = 1$的福克态）具有以下特性：
- $\langle n\rangle = 1$
- $\Delta n = 0$
- $E_1 = \frac{3}{2}\hbar\omega$
- （此处原文关于$\Delta E$和$\Delta Q\Delta P$的表述存在一些不清晰的地方，但根据前文推测）$\Delta E = 3\varepsilon_1$，$\Delta Q\Delta P = \frac{3}{2}$

从这些特性可以看出，单光子态并非最小不确定态。需要注意的是，单